Nâng cấp đánh giá thiết bị phục hồi chức năng chi dưới tại bệnh viện đa khoa tỉnh lào cai

DANH SÁCH HÌNH V ẼHình 1.1 Hoạt động phục hồi chức năng tại bệnh viện đa khoa tỉnh Lào Cai 17 Hình 1.2 Thiết bị Continuous Passive Motion CPM K-PRO của hãng BTL 18 Hình 1.3 Cấu tạo thiết

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

 HÀ QUANG TÂN

NÂNG CẤP ĐÁNH GIÁ THIẾT BỊ PHỤC HỒI CHỨC NĂNG CHI DƯỚI TẠI BỆNH VIỆN ĐA

KHOA TỈNH LÀO CAI

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CHUYÊN NGÀNH KỸ THUẬT Y SINH

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

 HÀ QUANG TÂN

NÂNG CẤP ĐÁNH GIÁ THIẾT BỊ PHỤC HỒI CHỨC NĂNG CHI DƯỚI TẠI BỆNH VIỆN ĐA

KHOA TỈNH LÀO CAI

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CHUYÊN NGÀNH KỸ THUẬT Y SINH

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC

TS NGUYỄN PHAN KIÊN

Hà N ội - 2018

M ỤC LỤC

DANH M ỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT 6

CHƯƠNG 2: LÝ THUYẾT GIẢI PHẪU CHI DƯỚI 21

2.3.2 Vận động thụ động cho bệnh nhân liệt nửa người sau đột quỵ 56 2.3.3 Phục hồi chức năng sau mổ tái tạo dây chằng chéo khớp gối 57

CHƯƠNG 3: ĐÁNH GIÁ VÀ NÂNG CẤP THIẾT KẾ CƠ KHÍ 59

CHƯƠNG 4: ĐÁNH GIÁ, NÂNG CẤP MẠCH ĐIỀU KHIỂN 75

4.1.3 Sơ đồ nguyên lý của thiết bị cũ 80

4.2 Đánh giá thiết kế mạch điện tử 82

L ỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan rằng, tất cả các số liệu và những kết quả nghiên cứu trong luậnvăn này đều do tôi nghiên cứu, số liệu hoàn toàn trung thực, không trùng lặp với các

đề tài khác và chưa được sử dụng để bảo vệ bất kỳ luận văn nào

Tôi xin cam đoan mọi thông tin, số liệu trích dẫn trong luận văn đều chính xác vàđược chỉ rõ nguồn gốc, mọi sự giúp đỡ, tạo điều kiện cho việc thực hiện luận vănđều đã được cảm ơn!

DANH M ỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT

STT TÊN VI ẾT TẮT TÊN ĐẦY ĐỦ

2 PIC Programmable Intelligent Computer

3 AVR Advanced Virtual RISC

4 ADC Analog digital convert

10 ADC Analog digital convert

11 UART Universal Asinchonus Receiver Transmitter

12 SPI Serial Peripheral Interface

14 ALU Arithmetic and logic unit

15 RAM Random Access Memory

17 ROM Read-only memory

18 EEPROM Electrically Erasable Programmable Read-Only

Memory

20 RTD Regional Transportation District

21 JTAG Joint Test Action Group

27 PCB Printed circuit board

28 I2C Inter-Intergrated Circuit

29 NTC National Telecommunications Conference

30 LCD Liquid Crystal Display

31 ASCII American Standard Code for Information Interchange

32 LED Light Emitting Diode

33 VCC Voltage Controlled Clock

38 IEEE Institute of Electrical and Electronics Engineers

39 ADN Axit Deoxiribo Nucleic

40 ARN Axit ribonucleic

41 GIFR General Interrupt Flag Register

42 MCUCR MCU Control Register

43 GICR General Interrupt Control Register

DANH SÁCH B ẢNG BIỂU

DANH SÁCH HÌNH V Ẽ

Hình 1.1 Hoạt động phục hồi chức năng tại bệnh viện đa khoa tỉnh Lào Cai 17 Hình 1.2 Thiết bị Continuous Passive Motion (CPM) K-PRO của hãng BTL 18 Hình 1.3 Cấu tạo thiết bị Continuous Passive Motion (CPM) K-PRO 18

Hình 2.28 Vận động khớp cùng chậu ở mặt phẳng đứng dọc: gấp và duỗi 34

Hình 2.30 Xương chậu hỗ trợ vận động đùi 35

Hình 3.9 Lắp ghép thiết bị hoàn chỉnh trên bản vẽ 64

Hình 3.22 Kích thước thiết bị 72 Hình 3.23 Cơ cấu chuyển động dựa trên 3 khớp động 72

Hình 4.14 Sơ đồ nguyên lý khối LCD và khối RS232 85

Hình 4.16 Sơ đồ nguyên lý khối điều khiển động cơ 88

Hình 4.20 Khối điều khiển động cơ và cảm biến góc 93

Hình 4.23 Phần mềm thiết kế mạch tự động Altium Designer 94 Hình 4.24 Sơ đồ mạch in bo mạch bàn phím và hiển thị được thiết kế trên Phần

Hình 4.25 Sơ đồ mạch in bo mạch điều khiển động cơ được thiết kế trên Phần mềm

PH ẦN MỞ ĐẦU

Chi dưới là một trong những bộ phận quan trọng nhất của cơ thể con người

Nó hỗ trợ cho các hoạt động đơn giản (như đứng vững, đi lại) hoặc các hoạt độngphức tạp hơn (như cách ra đòn chân trong võ thuật) Chân cũng là bộ phận chịu đỡtoàn bộ trọng lượng cơ thể, giúp giữ thăng bằng cho con người

Giống như các bộ phận khác (tai, mắt, tay), mỗi chân được điều khiển bởimột bán cầu não đối lập Chân phải được bán cầu não trái chỉ huy và ngược lại Do

đó, việc thuận chân nào (thói quen đá, trụ, dùng chân nào nhiều vào các hoạt động

khác nhau) phản ánh rõ đặc điểm của cá nhân mỗi người

Hiện nay, có nhiều người do tai nạn rủi ro dẫn đến suy giảm hoặc mất khả

năng vận động chi dưới, có nguy cơ trở thành tàn phế Điều này không chỉ làm mất

thẩm mĩ cho con người mà điều quan trọng hơn là họ mất nhiều khả năng lao động

từ đôi chân, ảnh hưởng trực tiếp đến cuộc sống của họ Vậy để giúp những ngườitàn tật hòa nhập vào cộng đồng, giúp họ có khả năng lao động và sinh hoạt dễ dàng

hơn trong cuộc sống từ đôi chân, tôi đã nghiên cứu đề tài: Nâng c ấp đánh giá thiết

b ị phục hồi chức năng chi dưới tại bệnh viện đa khoa tỉnh Lào Cai.

Mục đích của đề tài: Nghiên cứu cấu tạo chi dưới người , chuyên ngành phụchồi chức năng và thiết bị cũ đã chế tạo trước đó, từ đó đưa ra phương pháp cụ thể,

đánh giá nâng cấp thiết kế chế tạo thiết bị phục hồi chức năng cho người bệnh Yêu

cầu là chế tạo ra được một thiết bị có thể gập duỗi một cách linh hoạt theo cử độngcủa chân nhờ vào chuyển động của động cơ truyền qua trục vitme

Đối tượng: Là những người gặp chấn thương chi dưới cần được hồi phục

hoạt động để giúp họ có thể lao động và hòa nhập cộng đồng

Phạm vi nghiên cứu: Nghiên cứu trên lý thuyết và làm sản phẩm thực tế

Đây là một đề tài có ý nghĩa thực tiễn lớn, có tính khả thi, có thể phát triển

lên thành sản phẩm thương mại trên thị trường

Để có được thành quả này, tôi xin được cảm ơn sự hướng dẫn và chỉ bảo tận

tình của TS Nguyễn Phan Kiên Thầy đã cung cấp cho tôi những tài liệu, kiến thức

quan trọng trong quá trình làm luận văn Với sự đốc thúc tiến độ của thầy đã phầnnào giúp tôi hoàn thiện luận văn này đúng tiến độ của nhà trường.

Luận văn gồm 5 chương:

Chương 1: Gi ới thiệu chung

Chương 2: Lý thuyết giải phẫu chi dưới

Chương 3:Đánh giá, nâng cấp thiết kế cơ khí

Chương 4:Đánh giá, nâng cấp mạch điều khiển

Chương 5: Th ử nghiệm hệ thống

Chương 1

GI ỚI THIỆU CHUNG

1.1 Chuyên ngành ph ục hồi chức năng

Trước đây nhiều thầy thuốc chỉ chú trọng đến phòng - chữa bệnh mà không chú

trọng đến tình trạng bệnh sau khi chữa bệnh, ngày nay người ta thường nói đến mộtngành góp phần cải thiện tình trạng sức khỏe sau khi chữa bệnh đó là Phục HồiChức Năng (PHCN) PHCN là một ngành được xây dựng trên cơ sở y học hiện đại

và cổ điển, trải qua một thời gian nghiên cứu, ứng dụng và phát triển, PHCN đãchứng minh sự đóng góp to lớn của mình trong y học nói chung

1.1.1 Khái ni ệm

Tổ chức Y tế Thế giới đã đưa ra một khái niệm đầy đủ về PHCN như sau: là mộtchuyên ngành y học, nghiên cứu và áp dụng mọi biện pháp như y học, kỹ thuật phụchồi, giáo dục học, xã hội học… nhằm làm cho người tàn tật có thể thực hiện đượctối đa những chức năng đã bị giảm hoặc mất do khiếm khuyết và giảm khả năng gây

nên, giúp cho người tàn tật có thể sống độc lập tối đa, hòa nhập hoặc tái hòa nhập

xã hội, có cơ hội bình đẳng và tham gia vào các hoạt động xã hội

Nói một cách dễ hiểu hơn thì Phục hồi chức năng là trả lại các chức năng bị giảmhoặc bị mất cho người tàn tật hoặc là giúp họ xử trí tốt hơn với tình trạng tàn tật củamình khi ở nhà hoặc ở cộng đồng Phục hồi chức năng không chỉ huấn luyện ngườitàn tật thích nghi với môi trường sống mà còn tác động vào môi trường và xã hộitạo nên khối thống nhất cho quá trình hội nhập của người tàn tật

1.1.2 M ục đích

PHCN được sử dụng chủ yếu để ngăn chặn những tác động tiêu cực của sựkhông di chuyển được, cho phép bệnh nhân lấy lại sự linh hoạt không gây đau khớp

ở giai đoạn đầu để thúc đẩy quá trình phục hồi đạt được một kết quả tích cực Các

mục tiêu khác của việc điều trị này bao gồm:

- Cải thiện sự trao đổi chất chung

- Phòng ngừa cứng khớp

- Thúc đẩy quá trình tái tạo và chữa bệnh của sụn và dây chằng bị hư hỏng

- Nhanh hơn tụ máu / dịch tái hấp thu.

- Cải thiện bạch huyết và tuần hoàn máu

- Dự phòng huyết khối và nghẽn mạch

- Ngăn ngừa bệnh tật thứ phát

- Làm cho người tàn tật thực hiện được tối đa các chức năng sinh lý,

tinh thần và nghề nghiệp đã bị giảm hoặc mất do khiếm khuyết gây nên

- Tạo cho người tàn tật có cuộc sống tự lập tối đa

- Giúp người tàn tật hòa nhập được với gia đình, xã hội và có hoạt động

nghề nghiệp có thu nhập

Nói ngắn hơn, PHCN là một phương pháp sáng tạo cả về khoa học lẫn nghệthuật, giúp người bệnh tiến triển và tận dụng tối đa có thể được những khả năng cònlại về thể chất, tinh thần, kinh tế, xã hội để tự giúp mình trở thành người có ích, gianhập trở lại cộng đồng

1.1.3 Hình th ức

Trên thế giới hiện nay có 3 hình thức PHCN:

a) PHCN dựa vào viện, các trung tâm phục hồi chức năng

Hình thức này được triển khai từ trước đến nay ở nhiều nước trên thế giới

+ Ưu điểm: Kết quả phục hồi nhanh hơn và phục hồi được cho nhiều trường hợp

bệnh khó nhờ có đội ngũ cán bộ có chuyên môn kỹ thuật cao và có nhiều trang thiết

bị hiện đại

+ Nhược điểm: Bất tiện cho những bệnh nhân ở xa, chỉ giải quyết cho được một

số ít người và chi phí cao

+ Nhược điểm: Chi phí cao, không đủ cán bộ và số người tàn tật được tập luyện

cũng không được nhiều

c) PHCN dựa vào cộng đồng.

Người tàn tật được tập luyện phục hồi ngay tại cộng đồng bằng thân nhân người tàn

tật và cộng đồng Thực chất của hình thức này là xã hội hóa công tác PHCN

1.1.4 Các k ỹ thuật (phương pháp) phục hồi chức năng

Hiện nay có tất cả 7 kỹ thuật phục hồi chức năng:

thương nặng cần phải có phác đồ điều trị hợp lý và không thể thiếu đi sự trợ giúp

của hoạt động phục hồi chức năng từ bác sĩ, người nhà hoặc máy móc, thiết bị.Trong bối cảnh hiện nay, để hạn chế lãng phí thời gian và nhân lực, nhu cầu trang

bị các loại máy phục hồi chưc năng là rất lớn Trên thế giới, rất nhiều hãng thiết bịVật lý trị liệu – Phục hồi chức năng đã quan tâm nghiên cứu sản xuất các dòng sảnphẩm mới, ứng dụng công nghệ tiên tiến, hiện đại nhất hiện nay như công nghệ tạochuyển động, công nghệ gia lực, công nghệ điều khiển… Ở trong nước, cũng đã cómột số đơn vị được đầu tư các thiết bị tập luyện hiện đại, ứng dụng vào thực hành

lâm sàng thu được nhiều kết quả khả quan, như Bệnh viện TƯQĐ 108, Bệnh viện

Quân Y 175, Bệnh viện Y học Thể thao, Trung tâm Y tế Dầu khí Vũng Tàu… Tuynhiên, thực tế việc triển khai cũng chưa thật sự được phổ cập đúng với nhu cầu sửdụng của các đơn vị Phục hồi chức năng hiện nay Một phần có thể do chúng ta cònthiếu những thông tin cần thiết Hình 1.1 là hoạt động phục hồi chức năng tại bệnhviện đa khoa tỉnh Lào Cai

Hình 1.1 Ho ạt động phục hồi chức năng tại bệnh viện đa khoa tỉnh Lào Cai

Việc sử dụng các thiết bị phục hồi chức năng tại các bệnh viện còn khá ít, trênthế giới có khá nhiều loại máy phục hồi chức năng với nhiều kiểu dáng và chủngloại khác nhau Ta có thể kể đến một thiết bị phục hồi chức năng được sử dụngnhiều đó là thiết bị Continuous Passive Motion (CPM) K-PRO của hãng BTL nhưhình 1.2 Đây là loại thiết bị vận động liên tục (dùng cho mắt cá, đầu gối, hông).Continuous Passive Motion là thiết bị được sử dụng trong giai đoạn đầu của phụchồi chức năng sau phẫu thuật khớp hoặc chấn thương chi dưới, làm tăng sự chuyển

động ban đầu giới hạn của khớp Liệu pháp này đảm bảo các bài tập an toàn trong

suốt quá trình chữa bệnh và phục hồi các mô bằng cách cung cấp chuyển động thụ

động, làm giảm đau sau mổ và giảm thiểu nguy cơ viêm nhiễm

Hình 1.2 Thi ết bị Continuous Passive Motion (CPM) K-PRO của hãng BTL

Hình 1.3 C ấu tạo thiết bị Continuous Passive Motion (CPM) K-PRO

Cấu tạo thiết bị:

1 Bảng điều khiển

2 Điều khiển cầm tay

3 Vít điều chỉnh vị trí tấm để bàn chân

4 Tấm để bàn chân

5 Cáp nối điều khiển cầm tay

6 Dây cố định bàn chân trên tấm để bàn chân

7 Vít điều chỉnh góc tấm để bàn chân

8 Điều chỉnh chiều cao của tấm hỗ trợ đỡ bắp chân

9 Thang điều chỉnh chiều dài ống chân

10 Đỡ bắp chân

11 Vít điều chỉnh độ dài ống chân

12 Cảm biến góc

13 Cáp cảm biến góc

14 Đầu nối cảm biến góc

15 Cáp điều khiển Start/Stop

16 Tấm đỡ đùi

17 Điều khiển Start/Stop

18 Chốt giữ điều khiển Start/Stop

19 Hệ thống khóa để điều chỉnh chiều dài đùi

Xuất phát từ thực tế trên ta thấy nhu cầu sử dụng thiết bị phục hồi chức năng với

các tính năng thiết yếu phục vụ được ở các bệnh viện tại Việt Nam là rất lớn

Hiện nay có một số loại máy PHCN cũng đã có mặt tại Việt Nam tuy nhiên do

giá thành cao nên nó đã trở thành rào cản lớn cho việc mua về và sử dụng tại các

bệnh viện

Trong cuộc sống hiện đại ngày nay, chúng ta cần tính đến một giải pháp mang tínhkhoa học công nghệ ứng dụng vào chuyên ngành phục hồi chức năng này Chính vìthế, tôi sẽ thiết kế một chiếc máy phục hồi chức năng cho chi dưới để có thể thay thế

cho các phương pháp truyền thống, góp phần làm giảm sức lao động con người cũngnhư có thể làm tăng hiệu quả điều trị, tiết kiệm chi phí nhập thiết bị ngoại.

1.3 Xây d ựng đề tài nghiên cứu

Hướng đi của đề tài là làm thế nào để làm ra được một sản phẩm thiết bị phục hồi

chức năng chi dưới với chức năng chuyển động các khớp nối một cách linh hoạttheo cử động của chi dưới dựa trên thiết kế trước đó, có thể thay đổi độ dài theo

kích thước chân của từng bệnh nhân, có thể điều chỉnh các chế độ điều trị một cách

linh hoạt với chi phí ít nhất có thể dựa trên thiết kế của một thiết bị cũ Để làm được

điều đó ta cần giải quyết được những vấn đề sau:

 Tìm hiểu lý thuyết giải phẫu chi dưới

 Phân tích đánh giá thiết kế cơ khí của thiết bị phục hồi chức năng cũ

 Thiết kế nâng cấp thiết bị mới

 Đánh giá phân tích mạch điều khiển cũ

 Xây dựng mạch điều khiển mới

 Lắp ráp điều chỉnh vận hành mô hình trên thực tế

 Sản xuất thiết bị hoàn chỉnh từ mô hình thực tế và thử nghiệm đánhgiá sản phẩm tại bệnh viện đa khoa tỉnh Lào Cai

Chương 2

LÝ THUY ẾT GIẢI PHẪU CHI DƯỚI

Để có thể thiết kế, chế tạo ra thiết bị phục hồi chức năng cho chi dưới ta cần hiều

rõ cơ chế vận động của chi dưới người Do đó việc tìm hiểu lý thuyết giải phẫu

cơ-xương khớp chi dưới là rất cần thiết

2.1 Lý thuy ết giải phẫu hệ cơ chi dưới

Lý thuy ết chung

Phân loại và gọi tên cơ

 Theo hình thể: cơ dài (cơ ở chi), cơ rộng (các cơ rộng bụng), cơ ngắn(các cơ vuông), cơ vòng (các cơ thắt các lỗ tự nhiên)

 Theo số lượng gân, thân cơ: cơ nhị đầu, cơ tam đầu, cơ nhị thân…

 Theo hình thể: cơ vuông, cơ tháp, cơ delta…

 Theo hướng: cơ thẳng bụng, cơ ngang bụng…

 Theo chức năng: cơ gấp ngắn ngón cái, cơ gấp dài ngón cái…

Mỗi cơ vân gồm phần thịt và phần gân: phần thịt tạo nên thân cơ, phần gân bám

vào hai đầu xương (một đầu gọi là nguyên ủy, một đầu gọi là bám tận)

 Nguyên ủy: thường bám vào các xương ít di động

 Bám tận: thường bám vào các xương di động

Do vậy khi cơ co thì xương có phần bám tận bám vào sẽ chuyển động lại gần phần

xương có nguyên ủy bám vào Dựa vào đó ta có thể suy ra động tác của từng cơ

Phần gân là một tổ chức liên kết, có màu ngà, thường hình tròn Nhưng khi cómột cơ rộng thì gân tỏa rộng ra thành cân (gọi là cân bám)

Hệ thống cơ chi dưới gồm: cơ vùng mông, cơ vùng đùi, cơ cẳng chân và các cơbàn chân

 Nguyên ủy: Mặt ngoài phần sau

cánh chậu, mặt sau xương cùng, dây

chằng cùng

 Bám tận: Dải chậu chày, lồi củ

cơ mông xương đùi (chẽ ngoài)

 Động tác: Duỗi đùi

Hình 2.2 Cơ mông lớn

Hình 2.3 Cơ căng mạc đùi

b Cơ căng mạc đùi

 Nguyên ủy: gai chậu trước trên và

mào chậu

 Bám tận: dải chậu chày

 Động tác: dạng và gấp đùi, giữ cho

khớp gối ở tư thế duỗi

c Cơ mông nhỡ

 Nguyên ủy: mặt ngoài cánh chậu

 Bám tận: mặt ngoài mấu chuyển lớn

xương đùi

 Động tác: dạng và xoay trong đùi

d Cơ mông bé

 Nguyên ủy: mặt ngoài cánh chậu

 Bám tận: bờ trước mấu chuyển lớn xương

đùi

 Động tác: dạng đùi, xoay đùi vào trong

Hình 2.4 Cơ mông nhỡ

e Cơ hình quả lê

 Nguyên ủy: mặt trước xương cùng và

Các cơ còn lại của cơ vùng mông là cơ sinh đôi, cơ bịt, cơ vuông đùi đều chi

phối động tác dạng đùi và xoay đùi ra ngoài

a Cơ chậu–thắt lưng

 Nguyên ủy: hố chậu, mào chậu và

cánh xương cùng 9 (cơ chậu ), thân và

mỏm ngang các đốt sống ngang VII - thắt

lưng IV (cơ thắt lưng)

 Bám tận: mấu chuyển nhỏ xương đùi

 Động tác: gấp đùi

b Cơ may

 Nguyên ủy: gai chậu trước trên

 Bám tận: phần trên mặt trong xương chày

 Động tác: gấp đùi và cẳng chân, giúp dạng

và xoay đùi ra ngoài

c Cơ tứ đầu đùi

 Nguyên ủy: bao gồm 4 cơ nhỏ:

- Cơ thẳng đùi: gai chậu trước dưới và

viền ổ cối

- Cơ rộng ngoài: mấu chuyển lớn và mép

ngoài đường ráp xương đùi

- Cơ rộng trong: đường gian mấu và mép

trong đường ráp xương đùi

- Cơ rộng giữa: mặt trước và mặt ngoài

thân xương đùi

 Bám tận: xương bánh chè và lồi củ xương chày

Hình 2.8 Cơ chậu-thắt lưng

Hình 2.9 Cơ may

Hình 2.10 Cơ tứ đầu đùi

 Động tác: duỗi cẳng chân, riêng cơ thẳng đùi còn gấp đùi.

d Cơ bán gân

 Nguyên ủy: ụ ngồi

 Bám tận: mặt trong đầu trên xương

chày, sau chỗ bám của cơ thon và cơ may

 Động tác: duỗi đùi, gấp cẳng chân, cùng

với cơ bán màng xoay xương chày vào trong

trên xương đùi

e Cơ bán màng

 Nguyên ủy: ụ ngồi

 Bám tận: mặt sau mấu chuyển lớn

xương chày

 Động tác: duỗi đùi, gấp cẳng chân,

cùng với cơ bán màng xoay xương chày vào

trong trên xương đùi

f Cơ nhị đầu đùi

 Nguyên ủy gồm 2 đầu: đầu dài-ụ ngồi,

đầu ngắn-mép ngoài đường ráp và đường

trên lớp chuyển nhỏ

 Bám tận: chỏm xương mác

 Động tác: gấp và xoay ngoài cẳng

chân, đầu dài gấp đùi

Hình 2.13 Cơ nhị đầu đùi

Hình 2.11 Cơ bán gân

Hình 2.12 Cơ bán màng

2.1.3 Cơ vùng cẳng chân

Hình 2.14 Cơ vùng cẳng chân

a Vùng cẳng chân trước–nhóm trước

Cơ chày trước:

 Nguyên ủy: nửa trên mặt ngoài

xương chày

 Bám tận: mặt trong và dưới của

xương chêm, mặt trong và nên đốt bàn

chân I

 Động tác: gấp mu chân, duỗi

bàn chân và nghiêng trong bàn chân

Hình 2.15 Cơ chày trước

Cơ duỗi các ngón chân dài:

Hình 2.16 Cơ duỗi các ngón chân dài

 Nguyên ủy: lớp chuyển nhỏ xương chày và ¾ mặt trong xương mác

 Bám tận: đốt giữa và đốt xa 4 ngón chân ngoài

 Động tác: gấp mu chân và duỗi 4 ngón chân ngoài

Cơ duỗi ngón chân cái dài:

Hình 2.17 Cơ duỗi ngón chân cái dài

 Nguyên ủy: 1/3 giữa, mặt trong xương mác và màng giang cốt

 Bám tận: mặt mu của nền đốt xa ngón chân cái

 Động tác: gấp mu chân và duỗi ngón chân cái

b Vùng cẳng chân trước- nhóm ngoài

Cơ mác:

Hình 2.18 Cơ mác dài và ngắn

 Nguyên ủy: xương mác và vách gian cơ

 Bám tận: chạy vòng sau mắt cá ngoài rồi qua rãnh gân cơ mác xương.hộp đến bám tận nền xương đốt bàn chân I và xương chêm trong

 Động tác: gấp gan chân và nghiêng ngoài bàn chân

c Vùng cẳng chân sau – lớp nông

Cơ tam đầu:

Do 2 cơ tạo nên là cơ bụng chân và cơ dép:

 Nguyên ủy:

- Cơ bụng chân: đầu ngoài là lớp chuyển

nhỏ xương đùi, đầu trong là diện khoeo

xương đùi và lớp trên chuyển trong

- Cơ dép: chỏm và ¼ trên mặt sau xương

mác, đường cơ dép và 1/3 giữa bờ trong

xương chày

 Bám tận: gân cơ dép và gân cơ gan chân Hình 2.19 Cơ tam đầu

hợp với gân cơ bụng chân tọa thành gân gót (gân Assin ) bám vào mặt sau

 Nguyên ủy: mặt ngoài lồi cầu xương

đùi và sụn chêm ngoài

 Bám tận: mặt sau xương chày, trên

đường cơ dép

 Động tác: gấp và xoay trong cẳng chân

Cơ chày sau:

 Nguyên ủy: màng giang cốt, mặt sau

xương chày và mặt trong xương mác

 Bám tận: 3 xương chêm và nên của

các xương đốt II, III và IV

 Động tác: gấp gan chân và nghiêng

 Nguyên ủy: mặt trên và ngoài của

phần trước xương gót, ở phía trước trong

mắt cá ngoài

Hình 2.20 Cơ khoeo

Hình 2.21 Cơ chày sau

Hình 2.22 : Cơ mu chân

 Bám tận: chia thành 4 bó bám vào nền đốt gần ngón cái và gân đi vàocác ngón II, III, IV của cơ duỗi các ngón chân dài (bó đi vào ngón cái đượcgọi là cơ duỗi ngón chân cái ngắn).

 Nguyên ủy: mỏm trong của củ xương

gót, cân gan chân và các vách gian cơ

 Bám tận: bờ bên đốt giữa của 4

ngón chân ngoài

 Động tác: gấp 4 ngón chân ngoài

 Cơ vuông gan chân

 Nguyên ủy: mặt trong xương gót

và bề ngoài của mặt gan chân xương gót

 Bám tận: bờ sau ngoài của gân cơ

Ngoài ra còn một số cơ khác như cơ dạng ngón chân út, cơ giun, cơ gấp ngón cáingắn, cơ khép ngón cái, cơ gấp ngón út ngắn, cơ đối chiếu ngón út Các cơ đó được

lược bớt đi trong phần lý thuyết này do gần nhu không chịu tác động của thiết bị

phục hồi chức năng mà nhóm thiết kế

2.2 Xương khớp chi dưới

2.2.1 Ph ức hợp háng

a) T ổng quan

Đai chậu, gồm cả khớp háng có vai trò nâng đỡ trọng lượng của cơ thể trong khi

cho phép vận động bằng cách gia tăng tầm vận động ở chi dưới Xương chậu phải

được định hướng để đặt khớp háng vào vị trí thuận lợi cho vận động chi dưới Do

đó, sự phận động phối hợp của đai chậu và đùi ở khớp háng là cần thiết cho hoạtđộng khớp hiệu quả

Đai chậu và khớp háng là một phần của một hệ thống chuỗi đóng ở đó lực từchân đi lên qua khớp háng và xương chậu đến thân hoặc đi xuống từ thân quaxương chậu và khớp háng đến chi dưới Đai chậu và khớp háng cũng góp phần quan

trọng để giữ thăng bằng và tư thế đứng thông qua các hoạt động cơ liên tục để điềuchỉnh và đảm bảo thăng bằng

Hình 2.26 S ự khác nhau giữa đai chậu nam và nữ

Đai chậu gồm ba xương nối với nhau bằng liên kết xơ: xương cánh chậu ở trên,xương ngồi ở sau dưới, và xương mu ở trước dưới Các xương này nối với nhau

bằng sụn hyaline lúc mới sinh, nhưng dính hoàn toàn với nhau (cốt hóa) vào tuổi20-25 Vùng chậu là một vùng của cơ thể có sự khác biệt rõ rệt giữa hai giới.

Phụ nữ thường có đai chậu nhẹ, mỏng và rộng hơn nam giới Ở phía trước xươngchậu phụ nữ loe ra sang hai bên nhiều hơn Ở phía sau xương cùng của nữ cũngrộng hơn, tạo khoang chậu rộng hơn Sự khác biệt về xương này có ảnh hưởng trựctiếp lên chức năng cơ ở khớp háng và xung quanh

b) Kh ớp

Kh ớp mu:

Hai bên phải và trái của xương chậu nối với nhau ở phía trước ở khớp mu, mộtkhớp sụn có một đĩa sụn xơ nối hai xương mu Khớp này được giữ vững bởi dâychằng mu trên và dưới và vận động rất hạn chế

Kh ớp cùng-chậu (SI joint):

Ở phía sau, xương chậu nối với thân ở khớp cùng chậu, một khớp hoạt dịch mạnh

làm vững bằng sụn xơ và dây chằng vững chắc Mặt khớp của xương cùng hướng rasau ngoài và khớp với xương cánh chậu Được mô tả là khớp mặt phẳng, tuy nhiênmặt khớp rất không đều, giúp khóa hai mặt khớp với nhau

Có ba nhóm dây chằng nâng đỡ khớp cùng-chậu phải và trái, và chúng là nhữngdây chằng mạnh nhất trong cơ thể

Hình 2.27 Các dây ch ằng của khớp cùng chậu

Vận động ở khớp cùng chậu: thay đổi đáng kể giữa hai giới và các cá nhân khácnhau Nam có dây chằng cùng chậu dày và chắc hơn, khớp cùng chậu ít vận động(thực tế 3/10 nam dính khớp cùng chậu) Nữ có khớp cùng chậu di động hơn vì dâychằng lỏng hơn và có thể tăng lên trong chu kỳ kinh nguyệt, và nhất là trong thờigian mang thai.

Vận động ở khớp cùng chậu có thể được mô tả bằng vận động của xương cùng

(và xương cùng di chuyển cùng với vận động của thân mình), bao gồm gấp cùng

(còn gọi là nutation) - xảy ra khi gấp thân hoặc đùi; duỗi cùng - xảy ra khi duỗi thânhoặc đùi; xoay cùng sang hai bên

Hình 2.28 V ận động khớp cùng chậu ở mặt phẳng đứng dọc: gấp và duỗi

kh ớp háng

Là khớp ổ cầu gồm khớp giữa ổ cối của xương chậu và chỏm xương đùi, với ba độ

tự do , có đặc điểm là rất vững chắc nhưng vận động ổ cối hướng ra trước, ra ngoài vàxuống dưới Ổ cối được lót bởi sụn viền ổ cối mà dày nhất ở phần đỉnh của ổ, làm ổsâu thêm và tăng tính vững chắc Chỏm xương đùi hình cầu nằm khít trong khoang ổcối Khoảng 70% chỏm xương đùi tiếp khớp với ổ cối so với 20-25% chỏm xươngcánh tay tiếp xúc với khoang ổ chảo Bao quanh khớp háng là bao khớp lỏng nhưngmạnh, được củng cố bởi các dây chằng và gân của cơ thắt lưng (psoas)

Dây chằng: ba dây chằng hòa lẫn vào bao khớp gồm:

 Dây chằng (cánh) chậu-đùi, hay dây chằng chữ Y, là một dây chằngmạnh và nâng đỡ phía trước khớp háng khi đứng Dây chằng này có thể nâng

đỡ phần lớn trọng lượng cơ thể và đóng một vai trò quan trọng trong tư thếđứng Dây chằng này cũng hạn chế quá duỗi khớp háng.

 Dây chằng mu đùi ở phía trước khớp háng, chủ yếu kháng lại động tácdạng, một phần với duỗi và xoay ngoài

 Dây chằng ngồi đùi, ở bao khớp sau, kháng lại động tác duỗi, khép vàxoay trong Không có dây chằng quanh khớp háng kháng lại động tác gấp, do

đó gấp háng có tầm vận động lớn nhất

Hình 2.29 Kh ớp háng

c) T ầm vận động khớp háng

Khớp háng cho phép đùi di chuyển theo một tầm khá rộng theo ba hướng

Xương chậu hỗ trợ vận động đùi

Gấp háng từ 120° đến 125° và duỗi đùi 10° đến 15° ở mặt phẳng đứng dọc.Dạng háng xấp xỉ 30° đến 45° và khép đùi 15° đến 30°.

Xoay trong từ 30° đến 50° và xoay ngoài từ 30° đến 50o

d) Các ho ạt động khớp háng

G ấp háng (đùi):

Gấp đùi sử dụng trong khi đi và chạy để đưa chân ra trước Nó cũng quan trọngtrong leo cầu thang và đi lên dốc và hoạt động mạnh trong động tác đá

Cơ gấp đùi mạnh nhất là cơ thắt lưng - chậu, gồm cơ thắt lưng (psoas) lớn, thắt lưng

bé, và cơ chậu Đây là cơ hai khớp hoạt động lên cả cột sống thắt lưng và đùi Nếu cốđịnh thân thì cơ thắt lưng chậu tạo gấp háng (thuận lợi hơn khi đùi dạng và xoay

ngoài) Nếu đùi cố định, cơ thắt lưng chậu tạo quá duỗi cột sống thắt lưng và gập thân

Cơ thắt lưng chậu hoạt động nhiều trong các bài tập gấp háng khi toàn bộ thân trên đưalên (như nằm ngữa gập háng gối, nhấc đầu thân) hoặc khi nâng hai chân

Cơ thẳng đùi là một cơ gấp háng khác mà vai trò tùy thuộc tư thế khớp gối Đây

là một cơ hai khớp và có vai trò duỗi gối nữa Nó được gọi là cơ đá vì nó ở tư thếtạo lực thuận lợi tối đa ở khớp háng trong giai đoạn chuẩn bị đá, khi đùi quá duỗi rasau và gối gập Tư thế này kéo căng cơ thẳng đùi để cho hoạt động tiếp theo, khi đó

cơ thẳng đùi góp phần quan trọng vào động tác gấp háng và duỗi gối Mất chứcnăng cơ thẳng đùi giảm lực gấp háng đến 17%

Ba cơ gấp háng phụ khác là cơ may, cơ lược và cơ căng cân đùi Trong động tác

gấp đùi, xương chậu bị kéo ra trước bởi những cơ này trừ phi được giữ vững và đốilại bởi thân mình Cơ thắt lưng chậu và cơ căng cân đùi kéo xương chậu ra trước.Nếu một trong những cơ này bị căng, có thể gây mất vững, lệch chậu hoặc ngắn chichức năng

Du ỗi đùi:

Duỗi đùi quan trọng trong nâng đỡ trọng lượng cơ thể ở thì tựa bởi vì nó duy trì

và kiểm soát các hoạt động khớp háng đáp ứng với lực kéo của trọng lượng Duỗi

đùi cũng hỗ trợ đẩy cơ thể lên và ra trước khi đi, chạy hoặc nhảy Các cơ duỗi bám

vào xương chậu và đóng một vai trò lớn trong làm vững xương chậu theo hướngtrước sau Cơ nhị đầu đùi, được xem là cơ duỗi gối chính.

Khi cần duỗi háng cường độ mạnh hơn, cơ mông lớn được huy động là cơ duỗi

chính, như khi chạy lên dốc, leo cầu thang, đứng lên từ ngồi xổm thấp hoặc từ ghế

ngồi Cơ mông lớn dường như tác động chính lên xương chậu trong khi đi hơn làgóp phần đáng kể vào tạo lực duỗi đùi Bởi vì đùi hầu như duỗi trong chu kỳ dáng

đi, chức năng của cơ mông lớn là duỗi thân và nghiêng chậu ra sau nhiều hơn Lúc

chạm gót khi thân gập, cơ mông lớn ngăn ngừa thân mình khỏi nghiêng phía trước

Vì cơ mông lớn cũng xoay ngoài đùi, cơ bị căng khi xoay trong Mất chức năng cơmông lớn không ảnh hưởng đáng kể sức cơ duỗi đùi vì cơ hamstrings là cơ tạo lựcduỗi chính

Bởi vì các cơ gấp và duỗi kiểm soát xương chậu theo hướng trước-sau, hai nhóm

cơ này cân bằng cả về sức mạnh và độ mềm dẻo để xương chậu không bị kéo ratrước hoặc ra sau do một nhóm cơ mạnh hơn hoặc ít mềm dẻo hơn

D ạng đùi:

Dạng đùi là một vận động quan trọng trong nhiều kỹ năng thể thao và nhảy múa

Trong dáng đi, dạng đùi và các cơ dạng đóng vai trò quan trọng hơn là làm vữngxương chậu và đùi

Cơ dạng đùi chính ở khớp háng là cơ mông nhỡ Cơ này co trong thì tựa khi đi,

chạy hay nhảy để cố định xương chậu không cho nó hạ xuống ở chân không tựa.Yếu cơ mông nhỡ có thể dẫn đến những thay đổi như xương chậu xệ xuống đối bên

và tăng khép và xoay trong đùi mà có thể dẫn đến tăng khớp gối vẹo ngoài, tăngxoay xương chày và sấp bàn chân Cơ này có thuận lợi cơ học nhiều hơn khi góc

nghiêng của cổ xương đùi nhỏ hơn 125°, hoặc khi khung chậu rộng hơn Khi thuậnlợi cơ học của cơ mông nhỡ gia tăng, sự vững của xương chậu trong dáng đi cũng

được cải thiện

Cơ mông bé, cơ căng cân đùi, và cơ hình quả lê cũng góp phần vào dạng đùi,

nhất là cơ mông bé

Khép đùi:

Nhóm cơ khép, cũng như cơ dạng, tham gia giữ tư thế xương chậu khi đi Mặc dù

các cơ khép có vai trò quan trọng trong một số hoạt động chuyên biệt, nghiên cứucho thấy giảm 70% chức năng cơ khép đùi chỉ ảnh hưởng nhẹ hoặc vừa lên chức

năng khớp háng

Các cơ khép bao gồm cơ thon, ở phần trong đùi; cơ khép dài, ở phần trước đùi;

cơ khép ngắn, ở phần giữa đùi; và cơ khép lớn, ở phía sau mặt trong đùi Các cơ

khép hoạt động trong thì đu đưa của dáng đi và nếu bị căng có thể dẫn đến dáng đihình cây kéo (bắt chéo chân)

Các cơ khép ở một bên xương chậu kết hợp với các cơ dạng ở chân kia để giữ tư

thế xương chậu và ngăn ngừa nghiêng Nếu cơ dạng mạnh hơn cơ khép do co rúthoặc mất thăng bằng cơ, xương chậu sẽ nghiêng sang bên cơ dạng mạnh, co rút Co

rút cơ khép hoặc mất cân bằng sức mạnh gây kết quả tương tự ở hướng đối diện

Xoay ngoài đùi:

Xoay ngoài đùi quan trọng để tạo lực ở chi dưới bởi vì nó theo sau thân khi xoay

Các cơ xoay ngoài chính là cơ mông lớn, bịt ngoài, và vuông đùi Cơ bịt trong, cơsinh đôi trên và dưới và cơ hình lê góp phần vào xoay ngoài khi đùi duỗi Cơ hình lê

cũng dạng háng khi háng gấp và tạo vận động khi đưa chân lên và dạng, xoay ngoài

Xoay trong đùi:

Xoay trong đùi là một vận động yếu Nó là vận động phụ của tất cả các cơ góp

phần động tác này Hai cơ quan trọng nhất trong xoay trong là cơ mông nhỡ và cơmông bé Các cơ xoay trong khác là cơ thon, cơ khép dài, khép lớn, căng cân đùi,bán gân, bán mạc

e) S ức mạnh các cơ vận động khớp háng

Lực cơ mạnh nhất ở háng là lực duỗi, do kết hợp của cơ mông lớn kích thước lớn

và cơ hamstrings Duỗi mạnh nhất khi háng gấp 90° và giảm khoảng ½ ở tư thế

trung tính 0°

Gấp háng chủ yếu là do cơ thắt lưng chậu, dù sức mạnh giảm đi khi gập thân.Ngoài ra, lực gấp có thể tăng nếu kèm gấp gối để tăng tác động của cơ thẳng đùi

Dạng tối đa ở tư thế trung tính và giảm hơn ½ ở tư thế dạng 25° do giảm chiều

dài cơ Dạng cũng mạnh hơn khi gấp đùi

Dù nhóm cơ khép có thể tạo nhiều lực hơn cơ dạng, nhưng động tác khép không

phải là thành phần chính của nhiều vận động hoặc hoạt động thể thao, do đó nó ít

được làm mạnh qua hoạt động

Lực cơ xoay ngoài lớn hơn lực cơ xoay trong 60% ngoại trừ ở tư thế gấp háng thìlực cơ xoay trong mạnh hơn một ít Ở tư thế ngồi, lực cơ xoay ngoài và xoay trongmạnh hơn tư thế nằm ngửa

f) Các v ận động phối hợp của xương chậu và đùi

Hình 2.31 Các phân đoạn phối hợp khớp háng-đùi

Xương chậu và đùi thường di chuyển cùng nhau trừ khi thân mình cản trở hoạtđộng xương chậu Vận động phối hợp xương xương chậu và khớp háng được gọi là

nhịp chậu-đùi Trong vận động gấp háng chuỗi mở (nâng chân), xương chậu xoay rasau trong những độ đầu tiên của vận động Trong động tác nâng chân với gối gậphoặc duỗi, xoay xương chậu góp phần vào 26 đến 39% vận động gấp háng Ở cuốitầm vận động gấp háng, sự xoay xương chậu ra sau bổ sung có thể góp phần vàogấp háng nhiều hơn Khi duỗi háng (đưa chân ra sau) thì xương chậu xoay ra trướckết hợp Trong khi chạy, nghiêng chậu ra trước trung bình ở chi không tựa vàokhoảng 22o Trong các vận động ở chi không chịu trọng lượng xương chậu dichuyển nhiều hơn

Ở tư thế đứng, chịu trọng lượng, chuỗi đóng, xương chậu di chuyển ra trước trênxương đùi, và vận động xương chậu trong gấp háng chỉ đóng góp 18% thay đổi

trong vận động háng Vận động xương chậu ra sau khi chịu trọng lượng góp phầnvào duỗi háng

Ở mặt phẳng trán, khi chịu trọng lượng một chân, xương chậu bên không tựa

nâng lên tạo nên khép háng ở bên tựa và dạng ở bên không tựa

Ở mặt phẳng ngang trong khi chịu trọng lượng (đứng hai chân), khi xoay mộtbên xương chậu ra trước tạo xoay ngoài ở háng trước và xoay trong ở háng sau

Khớp chày đùi là khớp giữa

hai xương dài nhất cơ thể, xương

đùi và xương chày Nó được xem

là một khớp lồi cầu đôi hoặc

khớp bản lề thay đổi kết hợp một bản lề

và một khớp xoay Lồi cầu ngoài dẹt

hơn, diện khớp lớn hơn, hướng ra sau

hơn, canh thẳng với xương đùi Lồi cầu

trong dài và hướng vào trong hơn, canh

thẳng với xương chày

Mâm chày: Có hai mặt khớp lõm nhẹ

trong (hình oval, lớn hơn, dài hơn theo

hướng trước sau, lõm hơn) và ngoài

(hình tròn, hơi lồi)

Hình 2.33 Khớp chày đùi

Hình 2.32 Cấu trúc khớp gối phức tạp